医学细胞生物学：第十二章 细胞表面、细胞连接和细胞极性 (2)

1、 u不同类型的分隔蛋白可形成不同类型的分隔蛋白可形成异异6聚体或异聚体或异8聚聚 体体，再进一步组装成分隔蛋白，再进一步组装成分隔蛋白纤维束纤维束或分隔蛋或分隔蛋 白白纤维环纤维环；两条平行的分隔蛋白纤维还可互相；两条平行的分隔蛋白纤维还可互相 连接成连接成铁轨状的等距成对纤维束铁轨状的等距成对纤维束 v1，闭锁连接（闭锁连接（occluding junctions） 紧密连接紧密连接 (tight junctions, or zonula occludens) 隔膜连接隔膜连接 (septate junctions) 裂隙膜复合体（裂隙膜复合体（slit diaphragm complex）

2、 v2，锚定连接（锚定连接（anchoring junctions） 粘合连接粘合连接 (adherens junctions or zonula ) 桥粒桥粒 (desmosomes) 半桥粒半桥粒 (hemidesmosomes) 粘着斑（粘着斑（adhesion plaques, or focal adhesions） v3，通讯连接（通讯连接（communicating junctions） 缝隙连接缝隙连接 (gap junctions) 突触连接突触连接 (synaptic junctions) v4，胞间桥（胞间桥（intercellular bridge） v一、一、闭锁连接（

3、闭锁连接（occluding junctions） 1，紧密连接（，紧密连接（tight junctions） 又称：闭锁带（又称：闭锁带（zonula occludens） 2，隔膜连接，隔膜连接 (septate junctions) 郎飞节与轴突系膜处的节旁连接郎飞节与轴突系膜处的节旁连接 3，裂隙膜复合体（，裂隙膜复合体（slit diaphragm complex） 位于肾小球足细胞相邻次级突起之间位于肾小球足细胞相邻次级突起之间 一、一、闭锁连接（闭锁连接（occluding junctions） 两个上皮细胞相邻的侧面近顶部质膜外片两个上皮细胞相邻的侧面近顶部质膜外片 紧密接触紧

4、密接触，形成形成封闭索封闭索(Sealing strands)， 多条封闭索连成带状的网络，故此紧密连多条封闭索连成带状的网络，故此紧密连 接又称接又称闭锁带（闭锁带（zonula occludens, ZO） 。 观察方法：普通透射电镜图像和冰冻断裂观察方法：普通透射电镜图像和冰冻断裂 复型膜透射电镜图像。复型膜透射电镜图像。 v普遍存在于普遍存在于各类上皮组织细胞各类上皮组织细胞上，包括上，包括 各种腔道和腺体的上皮细胞、内皮细胞，各种腔道和腺体的上皮细胞、内皮细胞， 以及以及表皮的颗粒细胞表皮的颗粒细胞之间等。之间等。 v在神经元的胞体和轴突上均不存在紧密在神经元的胞体和轴突上均不存在紧

5、密 连接，但在连接，但在髓鞘上髓鞘上具有紧密连接，能够封具有紧密连接，能够封 闭髓鞘间隙闭髓鞘间隙。 v在 胚 胎 发 育 的在 胚 胎 发 育 的 8 8 细 胞 期细 胞 期 ， 伴 随 着， 伴 随 着 compaction之后细胞极性的建立和粘合带之后细胞极性的建立和粘合带 的形成，紧密连接开始组装，并在囊胚腔的形成，紧密连接开始组装，并在囊胚腔 出现以前组装完毕，保证了出现以前组装完毕，保证了囊胚囊胚的形成。的形成。 v构成紧密连接的关键跨膜蛋白为两类细胞构成紧密连接的关键跨膜蛋白为两类细胞 粘合分子：粘合分子：claudins（壳牢素）壳牢素） and occludin （闭锁素）

6、。闭锁素）。壳牢素分子家族在人类至少有壳牢素分子家族在人类至少有 20个个成员，依次表示为成员，依次表示为claudin-1、claudin-2 等；闭锁素基因只有一个。等；闭锁素基因只有一个。 v紧密连接在细胞质侧以紧密连接在细胞质侧以微丝微丝为结构支架。为结构支架。 Ca2 是形成紧密连接所必需的 是形成紧密连接所必需的。用蛋白酶。用蛋白酶 及螯合剂处理可使紧密连接分离及螯合剂处理可使紧密连接分离。 1.3.1,连接相邻细胞连接相邻细胞，加固组织：即，加固组织：即连接作连接作 用用。 1.3.2,封闭和调控细胞间隙的通透性，保证封闭和调控细胞间隙的通透性，保证 机体内环境的稳定和物质的选择

7、性吸收。机体内环境的稳定和物质的选择性吸收。 屏障作用：屏障作用：紧密连接对蛋白质等紧密连接对蛋白质等大分子大分子一一 般不通透，保证了机体内环境的稳定。血脑般不通透，保证了机体内环境的稳定。血脑 屏障最重要的结构基础是脑血管内皮细胞之屏障最重要的结构基础是脑血管内皮细胞之 间的紧密连接。紧密连接的屏障作用还涉及间的紧密连接。紧密连接的屏障作用还涉及 病毒感染途径的选择性。病毒感染途径的选择性。人体的三大屏障：人体的三大屏障： 表皮屏障、粘膜屏障、血脑屏障表皮屏障、粘膜屏障、血脑屏障 1.3.2,封闭和调控细胞间隙的通透性，保证封闭和调控细胞间隙的通透性，保证 机体内环境的稳定和物质的选择性吸

8、收。机体内环境的稳定和物质的选择性吸收。 阀门（闸门）作用：阀门（闸门）作用：紧密连接对相邻上皮紧密连接对相邻上皮 细胞之间细胞之间小分子、离子和水小分子、离子和水具有可调控的通具有可调控的通 透性，由此透性，由此构成构成细胞旁通路细胞旁通路。 经由紧密连接穿过相邻上皮或内皮细胞之经由紧密连接穿过相邻上皮或内皮细胞之 间的空隙实现的物质运输称为间的空隙实现的物质运输称为细胞旁通路细胞旁通路 （paracellular pathway）。）。 血管内皮细胞血管内皮细胞TJTJ参与炎症细胞出血管过程。参与炎症细胞出血管过程。 中枢神经系统疾病如多发性硬化中枢神经系统疾病如多发性硬化( (multi

9、ple sclerosis) 与与TJTJ受损所致受损所致血脑屏障功能损害血脑屏障功能损害有关。有关。 肠道上皮细胞肠道上皮细胞TJ屏障功能损害屏障功能损害与多种自身免疫性与多种自身免疫性 疾病有关，包括疾病有关，包括I型糖尿病、型糖尿病、IgA肾病、强直性脊柱肾病、强直性脊柱 炎、炎、Crohn氏病、溃疡性结肠炎等。氏病、溃疡性结肠炎等。 参与参与TJTJ形成的形成的基因缺陷基因缺陷可引起先天性皮肤病，这可引起先天性皮肤病，这 与皮肤的通透屏障破坏有关。与皮肤的通透屏障破坏有关。 致病菌和病毒感染致病菌和病毒感染常常首先破坏常常首先破坏TJTJ屏障。屏障。 u有四种类型有四种类型, 分为两组

10、：分为两组： 与肌动蛋白微丝相连者与肌动蛋白微丝相连者： z粘合带（粘合带（Adherens junctions, or zonula ） z粘着斑粘着斑(Adhesion plaque，or focal adhesions) 与中等纤维相连者与中等纤维相连者： z桥粒桥粒 (Desmosome) z半桥粒半桥粒 (Hemidesmosome) 锚定连接（锚定连接（anchoring junctions） 锚定连接（锚定连接（anchoring junctions） v粘合连接（粘合连接（adherens junctions, AJ）或粘或粘 合带（合带（zonula adherens, ZA

11、）是上皮细胞之是上皮细胞之 间由间由钙粘素（钙粘素（cadherins）介导的、在质膜下介导的、在质膜下 方有方有肌动蛋白纤维肌动蛋白纤维附着的细胞连接。附着的细胞连接。 v在粘合带部位，相邻细胞的质膜间有在粘合带部位，相邻细胞的质膜间有15-30 nm的间隙，内含细丝状物，为来自两相邻细的间隙，内含细丝状物，为来自两相邻细 胞的钙粘素之胞外部分。粘合带普遍存在于胞的钙粘素之胞外部分。粘合带普遍存在于 上皮细胞上，位于紧密连接的下方。上皮细胞上，位于紧密连接的下方。 锚定连接：锚定连接：1，粘合带或粘合连接，粘合带或粘合连接 v参与粘合带形成的钙粘素分子属于钙粘素超参与粘合带形成的钙粘素分子属

12、于钙粘素超 家族中的家族中的经典钙粘素（经典钙粘素（classical cadherins）亚亚 族，在人类有超过族，在人类有超过22个成员，其基因分别用个成员，其基因分别用 CDH1、CDH2CDH22表示。表示。 v粘合带胞质斑部位的钙粘素分子复合体按以粘合带胞质斑部位的钙粘素分子复合体按以 下顺序实现与微丝的联系：下顺序实现与微丝的联系： 质膜上质膜上classical cadherin细胞皮质内细胞皮质内 -catenin - cateninvinculin / -actininF-actin 。 锚定连接：锚定连接：1，粘合带或粘合连接，粘合带或粘合连接 v粘合带具有维持细胞形态和组

13、织器官的完粘合带具有维持细胞形态和组织器官的完 整性、建立细胞极性、参与信号转导等功能，整性、建立细胞极性、参与信号转导等功能， 并参与形态发生和细胞分化。并参与形态发生和细胞分化。 神经管的形成神经管的形成即与粘合带收缩有关；此过即与粘合带收缩有关；此过 程还伴随着细胞的分化，其标志是原外胚层程还伴随着细胞的分化，其标志是原外胚层 上皮细胞粘合带中的上皮细胞粘合带中的E-cadherin被神经管中被神经管中 的的N-cadherin所替代。所替代。 体外培养的上皮细胞增殖到彼此接触和连体外培养的上皮细胞增殖到彼此接触和连 成一片时，紧密连接和粘合连接形成，此时成一片时，紧密连接和粘合连接形成

14、，此时 的细胞发生了的细胞发生了汇合汇合（confluence）。 锚定连接：锚定连接：1，粘合带或粘合连接，粘合带或粘合连接 vN-cadherin是癌基因是癌基因(CDH2)，参与癌细胞的参与癌细胞的 上皮上皮-间质变迁及与此相关的肿瘤转移过程。间质变迁及与此相关的肿瘤转移过程。 锚定连接：锚定连接：1，粘合带或粘合连接，粘合带或粘合连接 锚定连接锚定连接 v1，粘合带或粘合连接，粘合带或粘合连接 v2，粘着斑（略），粘着斑（略） v3，桥粒（略），桥粒（略） v4，半桥粒（略），半桥粒（略） v三、三、通讯连接（通讯连接（communicating junctions） 1，缝隙连接（，

15、缝隙连接（gap junctions） 注：电突触即是缝隙连接注：电突触即是缝隙连接 2，突触连接，突触连接 (synaptic junctions) 2.1，神经突触（其中的化学突触）神经突触（其中的化学突触） 2.2，免疫突触，免疫突触 2.3，糖突触，糖突触 1, 缝隙连接缝隙连接: 1.1, 形态结构形态结构 v缝隙连接（缝隙连接（gap junction, GJ）是机体细胞是机体细胞 间最普遍的一种细胞连接，早在胚胎发育的间最普遍的一种细胞连接，早在胚胎发育的 8细胞阶段细胞阶段即已建立。即已建立。 v在两相邻细胞的质膜间在两相邻细胞的质膜间形成特化的形成特化的盘状领盘状领 区，区，

16、 连接小体连接小体 （Connexon）。 1, 缝隙连接缝隙连接: 1.2, 分子组成分子组成 v连接小体由连接小体由6个个连接蛋白连接蛋白 (Connexin, Cx26, Cx32, etc.) 分子构成的，每个连接蛋白为分子构成的，每个连接蛋白为4次跨次跨 膜的整合蛋白质膜的整合蛋白质。人类有人类有21种种连接蛋白基因。连接蛋白基因。 v人类还有人类还有3种泛连蛋白种泛连蛋白(pannexin)，可构成泛，可构成泛 连蛋白小体（连蛋白小体（pannexon）半通道。）半通道。 v连接小体连接小体中心具有中心具有直径约直径约1.5nm的的孔道，允孔道，允 许无机离子和分子量许无机离子和分

17、子量 1-2kDa的的水溶性小分子水溶性小分子 从中通过，从而连通相邻细胞的细胞质。从中通过，从而连通相邻细胞的细胞质。 代谢偶联：代谢偶联：在没有电兴奋性的组织中，在没有电兴奋性的组织中， 缝隙连接使代谢物（氨基酸、葡萄糖、核缝隙连接使代谢物（氨基酸、葡萄糖、核 苷酸、维生素等）及第二信使（苷酸、维生素等）及第二信使（cAMP、 Ca2+ 等）直接在细胞间流通。等）直接在细胞间流通。 例如：激素与靶细胞作用例如：激素与靶细胞作用后通过代谢偶后通过代谢偶 联引起联引起同步化同步化效应。效应。晶状体晶状体的营养与胞浆的营养与胞浆 流，卵母细胞的营养流，卵母细胞的营养, , SchwannSchwann细胞髓鞘内细胞髓鞘内 层的营养。层的营养。 v1.3.2，缝隙连接孔道的调控能够影响细胞缝隙连接孔道的调控能够影响细胞 的生理活动并对细胞具有保护作用。的生理活动并对细胞具有保护作用。 缝隙连接孔道具有缝隙连接孔道具有“开开关关”互